MultiGBASE-T1規格 (IEEE 802.3ch) 2.5G/5G/10GBASE-T1 の規格
車載イーサネット (Automotive Ethernet) のMultiGBASE-T1規格 (IEEE 802.3ch) では、2.5G/5G/10GBASE-T1 の規格があり、10GBASE-T1は10Gbps のデータレートを指します。このリンクの仕様確認のための主要な測定器と、それぞれの役割、そしてコンプライアンスについて説明します。
10GBASE-T1 リンクの仕様確認用測定器
- VNA (Vector Network Analyzer: ベクトルネットワークアナライザ)
- 役割: ケーブル、コネクタ、およびMDI (Media Dependent Interface) の受動的な特性（Sパラメータ）を測定するために不可欠です。高周波信号が伝送路でどのように振る舞うかを詳細に分析できます。
- 主な測定項目:
- 挿入損失 (Insertion Loss: Sdd21/Sdd12): 信号が伝送路を通過する際の減衰量。
- リターンロス (Return Loss: Sdd11/Sdd22): 信号が伝送路で反射される量。インピーダンス整合の良さを示します。
- モード変換損失 (Mode Conversion Loss: Sdc11/Scd21など): 差動信号がコモンモード信号に変換される量。ノイズ耐性やEMI/EMC性能に影響します。
- クロストーク (Crosstalk: Sdd12/Sdd21など): 隣接するケーブルからの信号干渉。
- 特性インピーダンス (Characteristic Impedance): 伝送路のインピーダンスが規格値 (100Ω) に合致しているか。
- 必要な性能: 10GBASE-T1は5.6 GHzのシンボルレートでPAM4変調を使用するため、十分な周波数範囲（少なくとも10GHz程度、またはそれ以上）を持つVNAが必要です。
- SIGLENT SNA6000Aシリーズ：4port（2source）13.5GHz/26.5GHzおよびTDRプローブ（シングルエンド/差動）を推奨いたします。https://siglent.co.jp/vna/sna6000a/
- オシロスコープ (Oscilloscope)
- 役割: 送信機 (Transmitter) 側の電気信号の品質、波形、タイミングなどを時間領域で詳細に分析します。
- 主な測定項目:
- ピーク差動出力 (Peak Differential Output): 送信信号の振幅。
- ドゥループ (Droop): 信号の平坦性が維持されているか。
- リニアリティ (Linearity) / 歪み (Distortion): PAM4信号のレベル間隔の均一性。
- タイミングジッター (Timing Jitter): 信号のタイミング変動。
- パワー・スペクトル密度 (Power Spectral Density: PSD): 信号の周波数成分と電力分布。
- クロック周波数 (Clock Frequency): 送信クロックの精度。
- 必要な性能: 10GBASE-T1の信号解析には、高帯域幅（例えば、13GHz以上）と高いサンプリングレートを持つ高性能なリアルタイムオシロスコープが必要です。多くの場合、自動化されたコンプライアンス試験ソフトウェアと組み合わせて使用されます。
- SIGLENT SDS7000Aシリーズ：3, 4, 6, 8GHz帯域, 20Gs/s, 12bitを推奨いたします。
https://siglent.co.jp/oscilloscope/sds7000a/ https://tm-co.co.jp/automotive-ethernet-compliance-test/
- コンプライアンス試験ソフトウェア (Compliance Test Software)
- 役割: VNAやオシロスコープなどの測定器を自動で制御し、IEEE 802.3ch (MultiGBASE-T1) やOPEN Alliance TC15 などの規格に定められた膨大なテスト項目を効率的に実行し、合否判定を行います。
- 機能:
- テスト項目に応じた測定器の設定とシーケンス実行。
- 複雑な計算とデータ解析。
- 合否判定と詳細なレポート生成（マージン解析を含む）。
- テストフィクスチャへの接続ガイド。
- 主要ベンダーのソリューション: Keysight、Teledyne LeCroy、Tektronix、Rohde & Schwarz などが、10GBASE-T1 (MultiGBASE-T1) 用のコンプライアンス試験ソリューションを提供しています。これらのソフトウェアは通常、特定のメーカーのVNAやオシロスコープと組み合わせて使用されます。
コンプライアンス (Compliance)
10GBASE-T1 のコンプライアンスは、デバイス（PHYなど）やケーブル・コネクタといったコンポーネントが、特定の規格（主にIEEE 802.3chとOPEN Allianceの関連仕様）に適合していることを確認することです。これにより、異なるベンダーの製品間での相互接続性と信頼性が保証されます。
- IEEE 802.3ch: 2.5G/5G/10GBASE-T1の物理層仕様を定義しています。
- OPEN Alliance TC15 (for MultiGBASE-T1): 車載イーサネットの普及を推進するOPEN Alliance SIGが策定する、より実践的なテスト仕様や実装ガイドラインです。特に、ケーブルやコネクタなどの受動部品の特性（TC9: Channel and Component Requirements for MultiGBASE-T1）や、PHYのテストモードなどが詳細に規定されています。
これらの測定器とコンプライアンス試験ソフトウェアを組み合わせることで、10GBASE-T1リンクの電気的特性を網羅的に評価し、規格への適合性を確認することができます。